第五章-集成运算放大器及其应用-模拟电子技术教学课件.ppt

1、 5.3 集成运放中的电流源电路（略）集成运放中的电流源电路（略）5.4 集成运算放大器集成运算放大器 5.6 基本运算电路基本运算电路 5.5 理想运算放大器理想运算放大器本章教学要求本章教学要求 1.了解零点漂移现象及差分放大电路克服零点漂移的基本了解零点漂移现象及差分放大电路克服零点漂移的基本原理；原理；2.了解共模信号、差模信号的概念。了解共模信号、差模信号的概念。3.掌握长尾式差分放大电路静态工作点的估算，不同输入、掌握长尾式差分放大电路静态工作点的估算，不同输入、输出时差模电压放大倍数、差模输入电阻及输出电阻的方输出时差模电压放大倍数、差模输入电阻及输出电阻的方法。法。4.了解集成

2、运算放大器的基本组成及主要技术指标，电压了解集成运算放大器的基本组成及主要技术指标，电压传输特性。传输特性。5.掌握理想运算放大器的概念，理想运算放大器工作在线掌握理想运算放大器的概念，理想运算放大器工作在线性区的特点，理想运算放大器工作在非线性区的特点。性区的特点，理想运算放大器工作在非线性区的特点。6.掌握比例、加法、减法、积分、微分等基本运算电路的掌握比例、加法、减法、积分、微分等基本运算电路的输入、输出电压间的运算关系。输入、输出电压间的运算关系。7.掌握简单掌握简单(单门限单门限)比较器、滞回比较器的基本原理，电比较器、滞回比较器的基本原理，电压传输特性曲线及输出电压波形的画法。压传

3、输特性曲线及输出电压波形的画法。1.多级放大电路结构采用直接耦合方式。多级放大电路结构采用直接耦合方式。2.用有源元件代替无源元件，提高放大电路的放大倍数。用有源元件代替无源元件，提高放大电路的放大倍数。3.二极管用三极管的发射结代替，齐纳稳压管利用三极管二极管用三极管的发射结代替，齐纳稳压管利用三极管反反偏偏的集电结代替的集电结代替。4.单个元件精度不高，受温度影响也大，但元器件的性能单个元件精度不高，受温度影响也大，但元器件的性能参数比较一致，对称性好。适合于组成差动电路。参数比较一致，对称性好。适合于组成差动电路。5.用复合管代替单管，提高放大电路的放大倍数。用复合管代替单管，提高放大电

4、路的放大倍数。输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路输入输入输出输出图图5.1.1 集成运放电路的框图集成运放电路的框图 1.偏置电路偏置电路 要求：要求：为各级电路提供直流偏置电流。为各级电路提供直流偏置电流。组成：组成：一般由各种类型的恒流源电路组成一般由各种类型的恒流源电路组成。2.输入级输入级 要求：要求：输入电阻高、能减小零点漂移和抑制干扰信号。输入电阻高、能减小零点漂移和抑制干扰信号。组成：组成：采用带恒流的差动放大电路。采用带恒流的差动放大电路。3.中间级中间级 要求：要求：具有很高的具有很高的电压增益。电压增益。组成：组成：由复合管的共射极放大电路构成中间放大级；

5、由复合管的共射极放大电路构成中间放大级；由两级射极跟随器构成中间隔离级。由两级射极跟随器构成中间隔离级。4.输出级输出级 要求：要求：输出电阻低，带负载能力强，能输出足够大的输出电阻低，带负载能力强，能输出足够大的 电流。电流。组成：组成：采用互补对称功率放大电路或射极跟随器构成。采用互补对称功率放大电路或射极跟随器构成。1.零点零点：当：当ui=0时的输出电压值称为放大器的零点。时的输出电压值称为放大器的零点。2.零点漂移零点漂移：当多级：当多级直接耦合直接耦合放大电路的输入端短路放大电路的输入端短路(ui=0)，输出端有缓慢变化的电压产生，即输出电，输出端有缓慢变化的电压产生，即输出电压偏

6、离原起始点而上下漂动。也称为压偏离原起始点而上下漂动。也称为零漂零漂。3.温漂：温漂：因环境温度的变化而引起工作点的漂移。因环境温度的变化而引起工作点的漂移。4.措施：采用差动放大电路措施：采用差动放大电路 1.电路结构电路结构图图5.2.1 基本基本差动放大电路差动放大电路 特点：特点：电路结构对称，且电路结构对称，且RB1=RB2=RB，RC1=RC2=RC，RE1=RE2=2RE 1=2=。EE2E121III II1E1B1(1)静态分析静态分析 (ui1=ui2=0)图图5.2.2 差动放大电路差动放大电路 的直流通路的直流通路电路结构对称电路结构对称IB1RB1+UBE1+2IE1

7、RE=UEERRUUII12B1EBEEEE2E1则则：VE=IE RE+(-UEE)0 UCE1=VC1 VE=VC1=VC2 UO=UCE1 UCE2=0EEEEBEEE22RURUU 2.工作原理工作原理CCCCCECE2CE1RIUUUUECEECC2RRUU0CE2CE1OUUU IIII1E1BB2B1结论：结论：EEEEBEEEE2E1C2C122RURUUIIII(a)共模输入信号共模输入信号 表述：表述：当两个输入信号电压的大小相等，极性相同，即当两个输入信号电压的大小相等，极性相同，即 ui1=ui2时时，称称ui1与与ui2 称为共模信号，记为称为共模信号，记为“uic”

8、。分析：分析：交流通路如图交流通路如图5.2.3所示所示 )2(1EbeBicicicRrRiur ib1=ib2，ic1=ic2，ie1=ie2 uc1=uc2，uce1=uce2，uo=uo1uo2=0，Auc双出双出=0(2)动态分析动态分析(ui10，ui20且为且为小信号小信号)图图5.2.3 差动放大电路差动放大电路 的交流通路的交流通路 ui1 =ui2，且电路是完全对称的差动放大电路且电路是完全对称的差动放大电路 2CocococicRiuru0 表述：当两个输入信号电压的大小相等，极性相反，即表述：当两个输入信号电压的大小相等，极性相反，即 uid1=uid2=(1/2)ui

9、d 时，称时，称ui1与与ui2称为差模信号称为差模信号 或差模输入。或差模输入。uid1=uid2=(1/2)uid，ib1=ib2，ic1=ic2，ie1=ie2，ie=ie1+ie2=0 uod1=uod2 得：得：uod=2uod1 说明说明:RE 对差模信号电流不起作用，故对差模信号电流不起作用，故uRE=0，得差模信，得差模信号放大电路的交流通路如图号放大电路的交流通路如图5.2.4所示。所示。图图5.2.4 差动放大电路的差动放大电路的差模信号交流通路差模信号交流通路(b)差差模输入信号模输入信号 分析：分析：uid =uid1-uid2=2uid1 uod=2uod1 ud1i

10、d1od1idodud22AUUUUA beBCbe1B1C1rRRrRR 图图5.2.4 差动放大电路的差动放大电路的差模信号交流通路差模信号交流通路若输出端接有负载若输出端接有负载RL，则有：则有：(beBLCbeBLud/2)rRRRrRRA/表述：表述：当两个输入信号既非共模，又非差模，它们的当两个输入信号既非共模，又非差模，它们的 大小和极性是任意的，这样的输入信号称为大小和极性是任意的，这样的输入信号称为比比 较输入信号较输入信号。分析：分析：设设ui1是一给定信号电压是一给定信号电压(或称基准电压或称基准电压)，ui2是一个随是一个随机变化的信号或是一个反馈信号。对于任何机变化的

11、信号或是一个反馈信号。对于任何ui1和和ui2都都可以将其分解成共模信号和差模信号的叠加。可以将其分解成共模信号和差模信号的叠加。idici121uuu idici221uuu(c)比较输入信号比较输入信号)(i2i1iduuu )(21i2i1icuuu 0icocucUUA又又ud1idodudAUUAu1ud1uduAAAAido1u1uUUAAidu1o1o2uAuu)(i2i1uuuA图图5.2.5 比较输入信号比较输入信号 差动放大电路差动放大电路(3)共模抑制比共模抑制比 表述：表述：放大电路对差模输入信号的电压放大倍数放大电路对差模输入信号的电压放大倍数Aud与对与对共模输入信

12、号的电压放大倍数共模输入信号的电压放大倍数Auc 的比值，称为差动放大的比值，称为差动放大电路的共模抑制比。记为电路的共模抑制比。记为“KCMRR”(Commonmode rejection ratio)表达式表达式：ucudCMRRAAK ucudCMRR20lgAAK 或或 (1)差模放大倍数差模放大倍数 Aud=Uod/Uid(2)共模放大倍数共模放大倍数 Auc =Uoc/Uic(4)差模输入电阻差模输入电阻rid=uid/iid、输出电阻输出电阻 rud=uod/iod(5)共模输入电阻共模输入电阻ric=uic/iic、输出电阻输出电阻 ruc=uoc/ioc 3.主要性能指标的计

13、算主要性能指标的计算1.双端输入、双端输出双端输入、双端输出 ucudAACMRR 2.双端输入、单端输出双端输入、单端输出(beBLCbeBLud)2121rRRRrRRA/单单 e)2()2(1beBbeBucudCMRRrRRrRAAK eRrRRA)2(1beBLuc单单双端输入、双端输出双端输入、双端输出双端输入、单端输出双端输入、单端输出单端输入、双端输出单端输入、双端输出单端输入、单端输出单端输入、单端输出3.单端输入、双端输出单端输入、双端输出4.单端输入、单端输出单端输入、单端输出idiidici1212121uuuuuidiidici2212121uuuuuii2i1idu

14、uuuii2i1ic21)(21uuuu因单端输入可等效为双端输入，故双端输入、双端输出因单端输入可等效为双端输入，故双端输入、双端输出的结论适用单端输入、双端输出。的结论适用单端输入、双端输出。与双端输入、单端输出等效。与双端输入、单端输出等效。例例5.3.1 电路如图所示电路如图所示，1=2=150,RC1=RC2=10k,RE=10k,Rw=200,RL=100k,Rs1=Rs2=1k,rbb=200,UBE1=0.7V。(1)求差模输入电阻求差模输入电阻rid、输出电阻、输出电阻ro及差模电压增益及差模电压增益Aud；(2)求共模求共模电压增益电压增益Auc及共模抑制比及共模抑制比KC

15、MRR。解解：(1)先求静态工作点先求静态工作点EE1WE1EE1WE1S1B1BEEE2222RIRIRIRIRIUU0.71mA200.114.322EWBEEEE1RRUUI5.73k0.712615120026)(1E1bbbeIrr求差模输入电阻、输出电阻及差模电压增益求差模输入电阻、输出电阻及差模电压增益570.11515.731(10/50)1502)(1/2)/(WbeS1LCudRrRRRA43.66k0.2)1515.732(12)(12WbeS1idRrRrro=2RC=20k uCudCMRRAAK共共模模抑制比抑制比:因为双端输出电路对称，因为双端输出电路对称，Auc

16、=0(2)求共求共模模指标指标通过前面分析可知通过前面分析可知：1.RE愈大，对零点漂移的抑制作用愈强，电路的共模抑制愈大，对零点漂移的抑制作用愈强，电路的共模抑制 比愈高；比愈高；2.问题：问题：RE 愈大，电源愈大，电源(UEE)需增大，不经济、不安全；需增大，不经济、不安全；3.措施：用恒流源代替措施：用恒流源代替RE具有恒流源差动放大电路具有恒流源差动放大电路 1.特点及组成特点及组成 运算放大器是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多运算放大器是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。级直接耦合放大电路。它具有它具有：(1)放大倍数高放大倍数高；(2)输入电阻大；输

17、入电阻大；(3)输出电阻小；输出电阻小；(4)对称性好；对称性好；(5)功耗低等特点。功耗低等特点。图图5.5.1为为FC72 型集成运算放大器的原理电路。它由偏置电型集成运算放大器的原理电路。它由偏置电路、输入级、中间级（中间放大级和中间隔离级）、输出路、输入级、中间级（中间放大级和中间隔离级）、输出级组成。级组成。图图5.4.1 FC72运放简化原理图运放简化原理图 2.电路的相位关系分析电路的相位关系分析4 端为反相输入端端为反相输入端5 端为同相输入端端为同相输入端图图5.4.2 运放基本结构框图及图形符号运放基本结构框图及图形符号u-(c)国际符号国际符号u+uoPN+-uo+-+(

18、b)国家标准的符号国家标准的符号u+u-NP中中间间级级输输入入级级输输出出级级ui1ui245+-8uo(a)结构框图结构框图1.开环差模放大倍数开环差模放大倍数Aud（开环电压增益）（开环电压增益）Aud：是指集成运放在没有外接反馈电路时的差模是指集成运放在没有外接反馈电路时的差模 电压放大倍数。电压放大倍数。2.差模输入电阻差模输入电阻rid rid：反映集成运放输入端向差模信号源索取电流的：反映集成运放输入端向差模信号源索取电流的 大小。大小。3.输出电阻输出电阻 ro ro：反映集成运放在小信号输出时的负载能力。：反映集成运放在小信号输出时的负载能力。4.共模抑制比共模抑制比 KCM

19、RR KCMRR：反映集成运放对共模输入信号的抑制能力。反映集成运放对共模输入信号的抑制能力。5.最大差模输入电压最大差模输入电压 Uid max Uid max：指集成运放的反相和同相输入端所能承受的最指集成运放的反相和同相输入端所能承受的最 大电压值。大电压值。6.最大共模输入电压最大共模输入电压 Uic max Uic max：指运放所能承受的最大共模输入电压。指运放所能承受的最大共模输入电压。7.输入失调电压输入失调电压UIO UIO：是指为了使输出为零而需在输入端加的补偿电压。是指为了使输出为零而需在输入端加的补偿电压。8.输入失调电流输入失调电流 IIO IIO：输入信号为零时，两

20、个输入端静态基极电流之差。输入信号为零时，两个输入端静态基极电流之差。9.输入偏置电流输入偏置电流 IIB IIB：指输入偏置电流指输入偏置电流 IB1和和IB2的平均值。的平均值。1.集成运放的电路模型集成运放的电路模型+-uid+uo(+)(-)rid+-rouidAud(a)简化低频等效电路简化低频等效电路图图5.4.3 集成运放低频等效电路集成运放低频等效电路uo+-+u-(b)运放的符号运放的符号uidu+在运放动态性能的分析中，当晶体管工作在放大状态在运放动态性能的分析中，当晶体管工作在放大状态时，低频放大电路可等效为线性电路。如下图所示。时，低频放大电路可等效为线性电路。如下图所

21、示。2.集成运放的电压传输特性：集成运放的电压传输特性：运算放大器输出电压与输入电压之间关系的特性曲线。运算放大器输出电压与输入电压之间关系的特性曲线。可分为可分为线性区线性区和和饱和区饱和区。)(udidudouuAuAu 集成运放的传输特性集成运放的传输特性1.工作在线性区，即有：工作在线性区，即有：2.运放工作在非线性区运放工作在非线性区因因Aud，使使uo达到饱和值，达到饱和值，有：有：uo 为为+Uom或或Uom uo+-+u-集成运放的符号集成运放的符号uidu+*要使理想运算放大器工作在线要使理想运算放大器工作在线性区，必须引入深度负反馈。性区，必须引入深度负反馈。(1)开环电压

22、放大倍数开环电压放大倍数 Aud;(2)输入电阻输入电阻 rid;(3)输出电阻输出电阻 ro0；(4)共模抑制比共模抑制比KCMRR(5)输入失调电压输入失调电压UIO及输入失调电流及输入失调电流 IIO均为零均为零。uo+-+u-运放的符号运放的符号uidu+集成运放的传输特性集成运放的传输特性1.工作在线性区工作在线性区 (1)Aud，0udoAuuu有：有：uu或或该特性称为理想运放输入端的该特性称为理想运放输入端的“虚短虚短”特性。特性。(2)rid 两输入端的电流两输入端的电流 i-=i+0,该特性称为理想运放输入端的该特性称为理想运放输入端的“虚断虚断”特性。特性。uo+-+u-

23、uidu+i-i+式式 uo=Aud(u+u)不能满足不能满足 当当u+u时时，uo=+Uom，正向饱和正向饱和当当u+u时时，uo=Uom，反向饱和反向饱和注意：注意：1.u+与与u两个输入端不一定相等，即两个输入端不一定相等，即“虚短虚短”原则原则上不成立。上不成立。2.u+、u两个输入端的电流两个输入端的电流 ii0，即即“虚断虚断”原则上原则上仍成立。仍成立。2.工作在非线性区工作在非线性区集成运放的传输特性集成运放的传输特性*若运放引入若运放引入负负反馈，则工作在反馈，则工作在线性线性区；区；若运放为若运放为开环开环或引入或引入正正反馈，则工作在反馈，则工作在非线性非线性区；区；1.

24、反相比例运算反相比例运算 分析：分析：根据根据“虚断虚断”、“虚短虚短”，有有0fiidiii0uu称反相输入端为称反相输入端为“虚地虚地”。1i1iiRuRuui FoFofRuRuuii1FouRRu1FioufRRuuA1iiidRiur*当当RF=R1 时，有时，有:uo=ui，Auf=1,则电路称为则电路称为反相器反相器。R2RFuoiidif_+R1iiui反相比例运算电路反相比例运算电路iid0or 2.同相比例运算电路同相比例运算电路分析：分析：根据根据“虚断虚断”、“虚短虚短”有：有：ii=if uu+=ui 由电路图可列出：由电路图可列出：方法一方法一：FioFofRuuR

25、uuiFio1iRuuRu 1i11fiRuRuRui i1Fo)(1uRRu得：得：1Fiouf1RRuuAufR2RFuoiidif_+R1iiui同相比例运算电路同相比例运算电路idiidiur0or 方法二方法二.据图有：据图有：uu+=uioF11uRRRu且：且：oF11iuRRRu i1Fo)(1uRRu得：得：当当 R1=(断开断开)或或RF=0 时，时，则则 uo=ui，Auf =1，故电路称为故电路称为电压跟随器电压跟随器。uo+-+ui iR2电压跟随器电压跟随器ufR2RFuoiidif_+R1iiui同相比例运算电路同相比例运算电路0idi 0uu据电路图可列出：据电

26、路图可列出：ii1+ii2+ii3=if1i1i1Rui 2i2i2Rui3i3i3Rui FofRui1.反相加法运算电路反相加法运算电路 Fo3i32i21i1RuRuRuRu 反相加法运算电路反相加法运算电路ii3R1R3RFuoii1iidifiidui3R_+R2ii2ui1ui2 当：当：R1=R2 =R3 =RF 时，时，有：有：uo=(ui1+ui2+ui3)-*平衡电阻：平衡电阻：R=R1 /R2 /R3 /RF 反相求和电路可以模拟如下方程反相求和电路可以模拟如下方程 时，时，当：当：RRRR321*)(i3i2i1FouuuRRu有：有：y=-(a1x1+a2 x2+a3

27、 x3)2.同相加法运算电路同相加法运算电路*oF11uRRRuu *0bi2ai1RuuRuu*)(:*bi2ai1babaRuRuRRRRu据式据式根据根据“虚断虚断”、“虚短虚短”有：有：i1=if，ia+ib=iid =0，uu+同相加法运算电路同相加法运算电路R1RaRFuoiiiidifiidui1iaui2Rbib_+)(bi2ai1baba1F1oRuRuRRRRRRRu得：得：*)()(1i22i111FukukRRbab1RRRk式中：式中：baa2RRRk 由上式可知，同相加法运算电路可以模拟如下方程由上式可知，同相加法运算电路可以模拟如下方程:y=a1 x1+a2 x2

28、2.同相加法运算电路同相加法运算电路1i11RuuiFofRuui2i22Ruui33RuiFo1i1RuuRuu 32i2RuRuu据图可列出：据图可列出：3.减法减法(求差求差)比例运算电路比例运算电路 分析：分析：方法一：方法一：根据根据“虚断虚断”有有：i1=if；i2=i3 减法运算电路减法运算电路R2R3RFuoi2ifi3_+R1i1ui1ui2F11oFi1RRRuRuu得：得：i2323uRRRu整理得：整理得：i11Fi23231Fo)(1uRRuRRRRRu当当:R1=R2；R3 =RF，或，或;231FRRRR则有：则有：)(i1i21FouuRRu 当当:RF=R1时

29、，时，得：得：uo=ui2 ui1 双端输入运算放大电路可以模拟如下方程双端输入运算放大电路可以模拟如下方程 y=a1 x1a2 x2 故又称为减法运算放大电路。故又称为减法运算放大电路。1Fi2i1oufRRuuuA3.减法减法(求差求差)比例运算电路比例运算电路 例：试设计一电路完成例：试设计一电路完成uo=5ui1+3ui2的运算，且反的运算，且反馈电阻馈电阻Rf=150k。)(1)(1i2ai1bba1FouRuRRRRRu 解：由同相加法运算，得：解：由同相加法运算，得：(1)5)(1bab1F RRRRR(2)3)(1baa1F RRRRR由式由式(1)/(2)，得：，得：5Ra=

30、3Rb取：取：Ra=30k，Rb=50k代入式代入式(1)或式或式(2)，解得：解得：R1=21.43k同相加法运算同相加法运算R1RaRFuoiiiidifiidui1iaui2Rbib_+)(0d1ccFcutiCu uuuco 1.积分电路积分电路根据电路结构有：根据电路结构有：)(0d1ccFcoutiCuu )(0d1ciF1utuCR1i1cRuii 且：且：_ R1R2+CFuoui积分运算电路积分运算电路i1iidic+-+-uc当当uc(0+)=0时，则有时，则有 tuCRud1iF1o 若输入为阶跃信号，如图所示若输入为阶跃信号，如图所示_ R1R2+CFuoui积分运算电

31、路积分运算电路i1iidic+-+-uc若输入为方波，则输出是三角波，如图所示。若输入为方波，则输出是三角波，如图所示。tuCRud1iF1ouit E0t uo-Uo0tCREtECRF1F1d1 uit E0-ET21t uo-Uom0UomFoFofcRuRuuiituCtuCiddddi1c1cF0i1ddRutuC tuCRuddi1Fo得：得：2.微分电路微分电路根据根据“虚断虚断”、“虚短虚短”有：有：uc_ RFR2+C1uoui微分运算电路微分运算电路iciidif+例：试求图所示电路的例：试求图所示电路的uo 与与ui 的关系式。的关系式。fFoiRutuCRuiii dd

32、i1iCRf )(tuCRuRRu ddiFi1Fo 解解:由电路图可列出由电路图可列出故称为比例故称为比例微分调节器微分调节器 iR_ RFR2+Cuoui例题电路例题电路iciidif+R1ii 例：求下图所示电路例：求下图所示电路 uo 和和 ui 之间的运算关系之间的运算关系。解：解：各级运放的各级运放的ro0 uo不受负载影响不受负载影响 )(o323i13o1uRRuRRu A2：积分运算电路：积分运算电路，)3(o3iuu tuCRuud1o1F4o2o tu tud10d101010101o1o16-3 o1o10ddutu即：即：A1:反相比例加法运算电路反相比例加法运算电路

33、 A3：为反相器，：为反相器，R7 R5、R6，101oo656i3uuRRRu i3o3uu oo3101uu得：得：)3(o3io1uuu o1o10ddutu oo3101uu ioo103dduutu得：得：滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑 制或衰减无用频率信号的电子装置。制或衰减无用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路滤波电路ui(t)uo(t)通频带：信号能通过的频率范围，也称为通带。通频带：信号能通过的频率范围，也称为通带。阻带：信号受到很大阻带：信号受到很大衰减或

34、完全被抑制的衰减或完全被抑制的频率范围。频率范围。分类分类低通低通(LPF)高通高通(HPF)带通带通(BPF)带阻带阻(BEF)各种滤波电路的幅频特性各种滤波电路的幅频特性(a)低通低通 (b)高通高通 (c)带通带通 (d)带阻带阻CRjRRUUAF1Fiouf11)(11oupufjAA/1FupRRACR Fo1令令则有频率特性：则有频率特性：幅频特性幅频特性1iiRUIZUIofCRjRZFF1RF_+R1R2Cuoui低通有源滤波器电路图低通有源滤波器电路图ifii1FupRRACRjRRUUA11Fiouf111 CR 1o1令令ZUIiiFofRUICjRZ 11)(11oup

35、ufjAA/则有频率特性：则有频率特性：RF高通有源滤波器电路图高通有源滤波器电路图uouiR2R1Ciiif_+幅频特性幅频特性电压比较器的作用电压比较器的作用:是用来比较输入电压和参考电压的是用来比较输入电压和参考电压的大小。输入为模拟信号，输出为数字信号。大小。输入为模拟信号，输出为数字信号。集成运放工作状态集成运放工作状态：运放在开环或正反馈条件下工作，运放在开环或正反馈条件下工作，即工作于非线性饱和区即工作于非线性饱和区。比较原理：比较原理：依据：依据：当当u+u时，时，uo=+Uo，正向饱和，正向饱和 当当u+u时，时，uo=Uo，反向饱和，反向饱和 当当u+=u时，时，-UoUo

36、+Uo，状态不定，状态不定 阈值电压：阈值电压：比较器的输出状态发生跳变时，所对应的输比较器的输出状态发生跳变时，所对应的输入电压值，也称门限电压。记作入电压值，也称门限电压。记作“UTH”u+=UR 0,u=ui 反相比较器反相比较器R1uoR2_+URui同相比较器同相比较器R1uoR2_+URuiu+=ui,u=UR 0 电压传输特性电压传输特性uouiUR+Uo-Uo0电压传输特性电压传输特性uouiUR+Uo-Uo02.当随当随 ui，但满足，但满足ui UR，有有uo=+Uo，输出保持不变；，输出保持不变；3.当当uiUR，即，即u+u时，时，则则uo=Uo解：解：1.当当 uiU

37、R 时，则时，则 u+u 有有 uo=+Uo 输入、输出电压波形输入、输出电压波形反相比较器反相比较器R1uoR2_+URui 例：如图所示电路中例：如图所示电路中ui为正弦波，为正弦波，试画出试画出UR0时的时的uo输出波形。输出波形。电压传输特性电压传输特性uouiUR+Uo-Uo0过零电压比较器过零电压比较器R1uoR2_+URui uo矩形波电压矩形波电压过零电压比较器过零电压比较器(UR=0)具有输入保护和输出双向稳压管限幅的电路如图所示具有输入保护和输出双向稳压管限幅的电路如图所示(a)电路原理图电路原理图uouiD1D2R2DZR1Rp_+UR(b)电压传输特性电压传输特性uou

38、iUR+UZ-UZ0 uo矩形波电压矩形波电压 例：电路如图所示，输入电压例：电路如图所示，输入电压ui为正弦电压，试分为正弦电压，试分析并画出输出电压析并画出输出电压uo、uo、uo的波形。的波形。解：解：1.A 构成过零比较器构成过零比较器,2.RC 为微分电路，为微分电路，RC uA时，时，uo1=+UOH，D1导通；导通；uo2=-UOL，D2截止截止,5.8.3 窗口比较器窗口比较器Ruo_+RuARui_+RuBD1(a)窗口比较器原理图窗口比较器原理图uo1uo2D21.电路组成电路组成2.工作原理工作原理则则uo=uo1=UOHuouiUBUA0UOH(2)当当ui uB时，时，uo1=-UOL，D1截止；截止；uo2=+UOH，D2导通导通,则则uo=uo2=UOH(3)当当uB ui uA时，时，uo1=uo2=UOL，D1、D2均截止；均截止；则则uo=0。第五章第五章 作业作业 5.5；5.7；5.11；5.12(d)；5.13(a)(b)；5.14；5.19；5.20；